Imagen molecular unificada de las superficies de soluciones acuosas de ácido, base y sal

La estructura molecular de las regiones interfaciales de los electrolitos acuosos es poco conocida, a pesar de su importancia crucial en muchos procesos biológicos, tecnológicos y atmosféricos. Existe una controversia a largo plazo entre la imagen estándar de una capa superficial libre de iones y el comportamiento fuertemente específico de iones que indica en muchos casos propensiones significativas de iones inorgánicos simples para la interfaz. Aquí, presentamos una visión unificada y consistente de la estructura de la interfaz aire/solución de electrolitos acuosos que contienen iones inorgánicos monovalentes. Los cálculos de dinámica molecular muestran que en las soluciones salinas y bases los iones cargados positivamente, como los cationes alcalinos, son repelidos de la interfaz, mientras que los aniones, como los haluros o el hidróxido, exhiben una propensión superficial variable, correlacionada principalmente con la polarizabilidad y el tamaño de los iones. El comportamiento de los ácidos es diferente debido a una propensión significativa de los cationes de hidronio para la interfaz aire/solución. Por lo tanto, tanto los cationes como los aniones exhiben concentraciones mejoradas en la superficie y, en consecuencia, estos ácidos (a diferencia de las bases y sales) reducen la tensión superficial del agua. Los resultados de las simulaciones están respaldados por espectroscopia vibratoria no lineal selectiva de superficie, que revela, entre otras cosas, que los cationes de hidronio están presentes en la interfaz aire/solución. Las propensiones específicas de iones para la interfaz aire / solución tienen implicaciones importantes para una amplia gama de procesos físicos y químicos heterogéneos, incluida la química atmosférica de aerosoles, los procesos de corrosión y la coalescencia de burbujas.

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